[發明專利]基于物聯網的井下安全作業監測預警系統及控制方法

有效

• 申請號: 201810053345.1
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110062018B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 汪義旺;范樹凱;張波;王成;張暢
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業大學（蘇州開放大學）
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G08C17/02;H04W64/00;G08B21/18;G08B7/06
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 王軍

1.基于物聯網的井下安全作業監測預警系統的控制方法，所述基于物聯網的井下安全作業監測預警系統，其特征在于，包括便攜式井下作業環境監測預警終端、井口通信路由模塊和PC/智能終端監測預警中心；所述的便攜式井下作業環境監測預警終端和井口通信路由模塊間通過藍牙進行連接通信；所述PC/智能終端監測預警中心，可以通過GPRS與井口通信路由模塊實現通信，采集與井口通信路由模塊通信的便攜式井下作業環境監測預警終端的實時數據，并對數據進行處理判斷，發現異常及時發出預警信息；PC/智能終端監測預警中心包含PC端和智能終端；所述PC端上安裝有PC監控預警軟件；所述智能終端安裝有智能終端APP；所述的便攜式井下作業環境監測預警終端，包括控制器模塊、環境綜合采集傳感模塊、警示模塊、控制輸出模塊、體征參數采集模塊、顯示模塊、無線定位和通信模塊和供電電源模塊；所述的控制器模塊由CC2640R2F控制芯片組成的控制電路模塊 組成，控制器模塊分別與環境綜合采集傳感模塊、警示模塊、控制輸出模塊、體征參數采集模塊、顯示模塊、無線定位和通信模塊和供電電源模塊相連接；所述的環境綜合采集傳感模塊包括MQ-135空氣污染檢測單元、MQ-5 液化/天然氣/煤氣檢測單元、MQ-7一氧化碳氣體檢測單元、ZE03氧氣檢測單元、HT01溫濕度/CO2復合檢測單元和MS5611氣壓檢測單元，各單元通過專用IO分別與控制器模塊相連接；所述的警示模塊，包含高亮LED發光二極管、有源一體電磁式蜂鳴器和1027扁平式震動電機，分別通過IO控制方式與控制電路模塊相連接；所述的控制輸出模塊為多個固態繼電器控制輸出接口，可以與通風、供氧、照明設備實現控制連接，發現異常時啟動應用設備工作，保障工作人員的安全；所述的控制輸出模塊通過IO接口與控制電路模塊相連接；所述的體征參數采集模塊包括 WD3703 數字溫度傳感單元和MK0703脈搏檢測單元組成，其中 WD3703 數字溫度傳感單元通過IO與控制電路模塊相連接，MK0703脈搏檢測單元通過UART接口與控制電路模塊相連接；所述的顯示模塊由OLED128*64顯示屏組成，由其驅動控制芯片SSD1306 通過IIC接口與控制電路模塊相連接；所述的無線定位和通信模塊由控制電路模塊CC2640R2F的藍牙通信電路組成和實現；所述的供電電源模塊由3.7V/5.2Ah大容量可充電鋰電池組成，采用控制電路模塊和其它模塊分開供電的方案，其中控制電路模塊由RT9193電源變換電路實現供電；其它各個模塊通過由PL5900電源變換電路實現供電；所述的供電電源模塊設有可充電接口，通過外接電源實現充電；所述的井口通信路由模塊，包含STM8S207S8控制芯片、SIM868一體化模塊、nRF52832藍牙模塊、LED指示燈組、編碼開關和供電電源；所述的SIM868一體化模塊通過UART1與STM8S207S8控制芯片相連接；所述的nRF52832藍牙模塊通過UART3與STM8S207S8控制芯片相連接；所述的LED指示燈組由5顆LED組成，為LED1~LED5，分別指示井口通信路由模塊的工作狀態、SIM868一體化模塊的定位功能/GPRS工作狀態、nRF52832藍牙模塊工作狀態以及終端連接工作狀態，分別與STM8S207S8控制芯片的IO相連接；所述的編碼開關由兩組旋轉編碼開關組成，實現對進口通信路由模塊的地址編碼，與STM8S207S8控制芯片通過IO連接；所述的供電電源由DC7.4V/6.6Ah的鋰電池組組成，鋰電池組輸出經XC9221降壓變換后給STM8S207S8控制芯片和nRF52832藍牙模塊供電；鋰電池組輸出直接給SIM868一體化模塊供電；所述基于物聯網的井下安全作業監測預警系統的控制方法，包括：

基于物聯網的井下安全作業監測預警系統的控制方法，包括以下步驟：

S1：通過配對實現便攜式井下作業環境監測預警終端和井口通信路由模塊通信連接；

S2：通過撥碼開關設定井口通信路由模塊的地址位置信息，并接收GPS定位數據信息；

S3：在PC/智能終端監測預警中心設定配對井口通信路由模塊地址信息，實現與井口通信路由模塊的GPRS通信連接；

S4：PC/智能終端監測預警中心通過井口通信路由模塊轉發的數據采集便攜式井下作業環境監測預警終端的各種數據信息及工作狀態；

S5：PC/智能終端監測預警中心對采集的數據進行分析如果超過設定的指標數值，發出預警指令，通知監控中心人員異常信息，及時到現場處理；

S6：現場便攜式井下作業環境監測預警終端接收到指令或者發現環境參數超標，通過聲光和振動模塊發出報警，提示工作人員采取相應預防措施，并根據超標參數的不同發出不用的控制輸出接口指令。